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1、第期纤维复合材料,年月旧综述碳纤维复合材料的新应用徐维强哈尔滨玻璃钢研究所提要本文介绍了国外碳纤维复合材料片及其在修补加固钢筋混凝土结构中的应用情况、碳纤维复合材料片修补加固工艺的特点和对钢筋混凝土结构物修补加固的效果及推广应用前景。关键词碳纤维复合材料片碳纤维复合材料片修补加固工艺钢筋混凝土结构物一
2、,,‘,厂‘‘甘,臀只亨‘‘‘骨少甘,·!∀!、,一匀一一前口,,。,以往碳纤维主要用于制造先进复合材料并起到了支柱作用但由于碳纤维的优异特性,,,和随着价格的不断降低近年来国外在建筑领域中用来修补加固钢筋混凝土结构物引起了新的注目,将出现巨大市场。一种被称为碳纤维复合材料片修补加
3、固钢筋混凝土的新工艺已在日本、美国、英国等国出现,并在日本用于由阪神大地震造成损坏的钢筋混凝土桥板、桥墩的修,。补加固工程上获得突破性进展表和表分别列出了日本近期采用这种新工艺修补加固钢筋混凝土结构的种类、数量和与阪神大地震有关的工程项目。据报导,英国曾用碳纤维复合材,料来增强伦敦地下隧道的铸铁梁和增加石油平台壁的耐冲击波性能等他们最感兴趣的是用,、、。于海洋工业的基础结构物并称可用碳纤维复合材料替代钢混凝土铸铁和铝复合材料常用的热固性粘结剂有不饱和聚醋树脂、乙烯基酷树脂和环氧树脂。表日本
4、近期用碳纤维复合材料片加固结构物的应用情况应用方面件数、桥梁桥板桥墩隧道烟简电线杆平板、、其它引水渠管道纤维复合材料年表与阪神大地震有关工程项目应用方面桥梁隧道其它万由于混凝土的抗压强度高、抗拉强度低且脆,所以通常要埋入钢筋才能制成受力结构物,这就是钢筋混凝土。钢筋混凝土结构物本来可以说是永久性结构物,但因长期使用且伴随疲劳、环境条件恶化等,表面会风化,易产生裂纹裂纹的发展将引起钢筋腐蚀和混凝土剥落,需,,,要即时修补另外近来由于车辆趋于大型化道桥的限
5、制重量也随之提高例如日本的限制重,,量由平和年的吨已提高到吨在这种改变荷载的条件下对已建成的道桥包括桥墩和桥板就需要增强、加固,控制钢筋混凝土结构物的裂缝发展和缓和发生在钢筋上的应力,于是碳纤维在这里就有效的发挥了抗拉模量高和抗拉强度高的作用。例如,一般的钢筋混凝土桥,,,墩从经济观点出发钢筋的用量通常采用中途减少的设计方案若在此部位贴上碳纤维复合材料片就可以提高桥墩的抗弯强度若从桥墩外侧周向贴上碳纤维复合材料片就能提高它的,,,,剪切强度同时由于对混凝土产生约束力故改变了变形性
6、能提高了韧性因而增强了结构的抗震能力。二、碳纤维复合材料片及其修补加固工艺碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂通常是环氧树脂将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片见图。把这种薄片按照设计要求,贴在结构物被加固的部位,充分,发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用来修补加固结构物的一种方法通常称为碳纤维复合材料片修补加固工艺见图。碳纤维复合材料片修补加固工艺有以下特点,。碳纤维复合材料片轻比重是铁的,,碳纤维复合材料片的拉伸模量比钢的高特别是拉伸强度要比钢
7、的高十倍以上所以补强加固效果好。碳纤维复合材料片的耐腐蚀性能优异。,,,。可以手糊故不需用重大机械而且在狭小的地方对复杂形状的结构也能施工,。工艺性好工期短,正是因为上述特点碳纤维复合材料片修补加固工艺在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物、约束裂纹发展防止混凝土剥落和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用越来越多。徐维强碳纤维复合材料的新应用脱模纸布纂对脂”结剂厂只图碳纤维复合材料片断面示意图被加固血的处理整平涂底漆涂粘结剂树脂贝占碳纤维复合材料片
8、涂粘结剂树脂表面涂装图一夕碳纤维复合材料片修补加固工艺一一一修补加固设计与效果桥墩在增加荷载、出现裂纹和损伤的部位,垂直方向贴上碳纤维复合材料片,可以直接提高此,,,部位的抗弯强度能把破坏位置向基部转移控制了脆性破坏在基部的破坏形式通常被认为,,,是弯曲破坏和剪切破坏因此为要提高该结构物的抗震性能就需提高其对能量的吸收能力,。即希望提高它的变形能力韧性故在此部位应周向卷贴碳纤维复合材料片如上补强加固方案,在日本用来修复受阪神大地震破坏的桥墩,获得了很好的效果。桥板,,修补加固桥板
